石油化工安全仪表设计

石油化工安全仪表设计（精选9篇）

石油化工安全仪表设计 篇1

从这几年的经济形势来说, 社会对石油化工产品的需求是不断增长的, 并且逐渐呈现高速增长的趋势, 面对这一形势, 我们需要进行石油化工生产系统的优化健全, 以确保石油化工生产风险性的降低, 促进日常石油化工系统环节的安全性、科学性, 有利于实行其可持续发展, 有利于实现社会综合效益的提升。在这一过程中, 我们对石油化工安全管理系统展开剖析, 找到目前石油化工相关环节的不足, 促进石油化工相关环节的安全实现。

1 石油化工安全仪表系统设原则的分析

1.1 为了有效提高石油化工相关环节的安全性, 我们需要进行仪表系统的安全性保障, 促进仪表系统的稳定性、安全性、科学性的实现。

在这一过程中, 为了确保石油化工系统的安全性提升, 需要进行安全仪表系统的建立健全, 按照化工企业的相关规范制度, 进行仪表系统的日常规范, 确保它的运行符合石油化工系统的需要, 确保石油化工生产的可持续发展, 满足石油化工企业综合效益的追求。在安全仪表系统设计环境诶中, 我们要做好相关环节的协调工作, 确保元器件选择、系统设计环节、软件编程环节的综合性, 针对这些环节的优缺点, 采取综合性的角度, 进行全面考虑, 以有效实现仪表系统的安全性、科学性。在这一过程中, 我们要确保安全仪表系统的可持续安全性的实现, 确保其在开车环节、停车环节, 以及其他运行维护环节的安全性, 确保对人身财产安全的有效保护, 确保石油化工内部环节的有效协调。在这一环节中, 影响仪表系统稳定性的因素是很多的, 比如化工设备自身的原因, 还有相关操作人员自身的操作事故, 以及一些不可抗拒的意外事故, 为了有效实现石油生产环节的安全性, 需要安全仪表系统进行及时性的反映, 确保生产装置的及时停止, 防止相关危险事故的发生, 以有利于危害事件的有效避免。

1.2 为了确保石油生产系统安全运行, 我们需要保证仪表功能的有效性、稳定性, 以有效发挥安全仪器系统应该发挥的效能, 促进石油化工企业整体环节的发展。

在这一过程中, 确保各项功能的完善, 以确保日常安全预警环节的实现, 确保各环节监测数据的安全性、科学性、有效性、在这一过程, 我们要确保石油化工安全仪表的良好的功能, 以有利于安全系统整体环节的稳定, 促进石油化工生产环节的安全性, 以有效提升石油化工企业的整体环节的质量效率。在这一过程中, 我们需要做好石油化工安全仪器系统的有效设计, 这就需要相关设备管理人员的日常有效实践了, 确保对系统运行情况的深入了解, 及时进行生产现场的有效查看, 确保仪表工作现场相关情况的有效掌握, 确保设计仪表的相关功能的正常运行。在此环节中, 我们也要做好对安全仪表的维护扩展工作, 确保石油化工系统相关环节的安全性运行。这一目标的实现, 离不开我们对日常仪器安全系统的保养维护, 选择好适合石油化工企业的仪表, 以确保其简易实用性、维护便利性、安全持续性。实现对石油化工相关环节的有效监控与预警, 与此同时, 我们也要减少仪表安装的数量, 确保系统安装建设成本的降低, 确保仪表安全系统的综合效益的实现, 有利于石油化工企业的可持续发展。

1.3 确保仪表系统绝对安全

为了确保石油化工工业的可持续发展, 我们必须要做好相应的安全保障工作, 提高对其安全管理的重要性。通常来讲, 石油化工工业的生产材料一般是危险的化工品, 具备易燃易爆性。其产品的生产环节也是比较恶劣的, 一般是高压高温环境, 不利于日常安全事故的有效避免。针对上述环节出现的问题, 我们就需要进行石油化工安全管理系统的健全了, 确保产品的精细化作业, 确保日常生产环节的安全性, 从而提高石油化工生产安全性, 提高其生产的质量效率, 这就需要我们做好仪表的系统设计, 确保其系统的安全性。

2 石油化工安全仪表系统的改善措施

2.1 可靠性设计的分析, 只有确保安全仪表功能的顺利实现, 确保其稳定性, 才能有效促进日常石油化工生产环节的可持续发展。

一般来说, 安全仪表功能分为五大要素, 分别是系统响应时间、执行元件、安全稳定性等级、传感器以及逻辑运算器等, 在此过程中, 任何一个环节出毛病, 都可能导致整体系统的瘫痪。一直以来, 人们更多地关注逻辑运算器的可靠性, 但是对检测元件、执行元件等可靠性却忽略, 造成整个安全仪表系统的可靠性能低, 与降低设备风险的要求不相符。对于逻辑运算器的可靠性问题, 必须优先符合安全仪表系统控制的安全等级。

2.2 为了确保石油化工工序的安全运行, 我们需要进行分类与选型的设计分析, 一般来说, 在安全仪表系统中, 我们可以利用可编程技术、电子技术等进行相关环节的应用。

在安全仪表运行过程中, 如果采用电气技术模式时, 其作用媒介是继电器, 通过它来实现相关环节的协作。但是对于较为复杂的安全性能要求, 较难满足, 其应用具有一定局限性。随着安全生产的重要性与日俱增, PES技术日益成熟并发展应用, 利用PES技术完成安全仪表系统的安全联锁功能, 已成为各个专业系统应用的首要选择。

3 安全仪表系统的发展远景

随着知识经济时代的发展, 石油化工安全仪表系统也得到了不断更新, 它分为几个具体的发展方向, 包括石油化工过程中的自动化控制、安全生产模块的发展、BPCS的集成等。这些环节都是安全仪表系统未来的发展动向, 它的有效实现, 有利于促进石油化工相关工序环节的稳定安全运行, 以有效实现企业的综合效益。对于生产过程中产生的各种数据, 进行实时监控、分析及预警, 可及时发现问题、处理问题。但是在集成SIS和BPCS系统时, 应严格划分安全区域与非安全区域, 并在设计网络及系统过程中, 注意符合网络安全需求。

为了有效实现日常石油化工生产工序的质量效率, 我们需要做好数据信息集中、信息管理环节的工作, 确保数据的有效分类和集成, 确保管理信息与生产控制信息的有效结合, 促进一体化结构的优化, 促进石油化工企业内部相关环节的统一性、协调性。确保专项安全网络数据库的完善性。进行相关位置的摄像头的安装, 不放过任何可能存在安全隐患的迹象, 及时报警、及时处理。安全问题涉及很多专业, 这里介绍的仅仅是一些理念。做安全工作要形成一个团队, 在设计部门内部, 各个专家组成一个团队。在外部要与业主、制造商和施工单位组成团队。

4 结束语

石油化工安全仪器系统的建立健全任重道远, 首先需要引起我们的高度重视, 采取措施、解决不足, 促进石油化工企业综合效益的提升。

摘要：国家经济的发展, 离不开对石油资源的有效利用。改革开放以来, 我国的石油化工企业不断发展, 其规模不断扩大, 也日益暴露出了一些石油化工安全问题, 为了有效降低石油化工生产的危害性, 我们需要进行安全仪表系统的建立健全, 以确保石油化工企业的可持续发展, 促进国家经济的健康发展。

关键词：石油化工,安全仪表,基本原则

参考文献

[1]陈良军, 魏道清, 蒯戈, 何安琴, 万曲, 刘建领.软测量技术在化工安全生产故障预警仿真系统中应用研究[J].自动化与仪器仪表, 2010 (3) .

[2]钱亮.化工安全仪表系统设计探讨[J].辽宁化工, 2009 (5) .

[3]李鹏, 王彦刚, 陈建平.工厂安全仪表系统设计要求及实现[J].石油化工自动化, 2009 (5) .

石油化工安全仪表设计 篇2

近日，国家安监总局印发《关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》(以下简称《意见》)，明确危险化学品企业要完善安全仪表系统管理制度和体系，加大资金投入，保障新建装置安全仪表系统达到功能安全标准。

随着化工业的快速发展，化工产品要求的生产工艺变得异常复杂，必然使化工工艺装置设计和操作更加困难和复杂。这给工人操作带来了相当大的难度，误操作的概率越来越大，安全隐患愈发严重。这就需要一种安全装置，在工人误操作的时候，能够及时报警或纠正误操作，避免安全事故的发生。

目前，我国安全仪表系统及其相关安全保护措施在设计、安装、操作和维护管理等生命周期各阶段，还存在危险与风险分析不足、设计选型不当、冗余容错结构不合理、缺乏明确的检验测试周期、预防性维护策略针对性不强等问题，规范安全仪表系统管理工作亟待加强。

《意见》指出，要从源头加快规范新建项目安全仪表系统管理工作。从2016年1月1日起，大型和外商独资合资等具备条件的化工企业新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施，要按照《意见》的要求设计符合相关标准规定的安全仪表系统。从2018年1月1日起，所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表系统。其他新建化工装置、危险化学品储存设施安全仪表系统，从2020年1月1日起，应执行功能安全相关标准要求，设计符合要求的安全仪表系统。

《意见》还要求，要积极推进在役安全仪表系统评估工作。涉及“两重点一重大”在役生产装置或设施的化工企业和危险化学品储存单位，要在全面开展过程危险分析(如危险与可操作性分析)基础上，通过风险分析确定安全仪表功能及其风险降低要求，并尽快评估现有安全仪表功能是否满足风险降低要求。企业应在评估基础上，制定安全仪表系统管理方案和定期检验测试计划。对于不满足要求的安全仪表功能，要制定相关维护方案和整改计划，2019年底前完成安全仪表系统评估和完善工作。【知识点击】

化工安全仪表系统(SIS)包括安全联锁系统、紧急停车系统和有毒有害、可燃气体及火灾检测保护系统等。安全仪表系统独立于过程控制系统(例如分散控制系统等)，生产正常时处于休眠或静止状态，一旦生产装置或设施出现可能导致安全事故的情况时，能够瞬间准确动作，使生产过程安全停止运行或自动导入预定的安全状态，必须有很高的可靠性(即功能安全)和规范的维护管理，如果安全仪表系统失效，往往会导致严重的安全事故。近年来，发达国家发生的重大化工(危险化学品)事故大都与安全仪表失效或设置不当有关。根据安全仪表功能失效产生的后果及风险，安全仪表功能可以被划分为不同的安全完整性等级，不同等级安全仪表回路在设计、制造、安装调试和操作维护方面技术要求不同。

化工安全仪表系统的作用：化工安全仪表系统具有故障安全性，能够自动(必要时可手动)完成预先设定的动作，对生产装置可能发生的危险或不采取措施将恶化的状态进行及时的响应和保护，使生产装置按照规定的条件或程序退出运行，从而使危险降到最低，以保证人员、设备的安全。【安全度等级】

安全仪表系统的安全度等级，是指在规定的条件下、规定的时间内，安全系统成功实现所要求的安全功能的概率。安全仪表系统的安全度等级越高，安全系统实现所要求的安全功能失败的可能性就越低。安全仪表系统分为4个等级：SIL1级至SIL4级，SIL1级最低，SIL4级(主要用于核工业)最高。【生命周期】

在安全仪表系统设计阶段，必须提前构建一套完善、健康、科学的流程，制定一个严密、完整的管理控制程序。

在进行安全仪表系统的程序设计时，其周期不可能是一成不变的。所以，要从变化、设计方面进行研究，设定出多个循环、完善的安全管理体系。

一般来说，在安全仪表系统设计中，设计水平的高低和风险控制水平有着密切的关系。所以在设计的过程中，需要建立一个不断更新的机制，在更新的过程中，逐步了解系统中存在的危害与风险，从而使系统的功能不断完善。

在设计之后，就是对安全仪表系统的使用，在使用过程中，需要注意安全完整性与风险控制水平的匹配。同时，需要建立完善的管理制度，对安全仪表系统的操作进行全面规范。【典型事故】

•2011年7月11日，广东省惠州市中海油炼化公司惠州炼油分公司芳烃联合装置发生火灾事故，造成重整生成油分离塔塔底泵的轴承、密封及进出口管线及附近管线、电缆及管廊结构等损毁。调查发现，事故发生的一个重要原因是由于集散控制系统通道不足，仪表系统没有按照规范设置泵的机械密封油罐低液位信号，进入控制室的信号只设置了状态显示，没有声光报警，致使控制室值班人员未能及时发现异常情况。•2010年11月20日，山西省榆社化工股份有限公司树脂二厂聚合厂房内发生爆炸，造成4人死亡、5人受伤，经济损失2500万元。经调查，本应起到报警作用的泄漏气体检测仪却没有发出报警，未起到预防事故发生的作用，最终导致了事故的发生。

•2008年8月26日，广西壮族自治区河池市广维化工股份有限公司爆炸事故，造成21人死亡、59人受伤，厂区附近3公里范围共11500多名群众疏散，直接经济损失7586万元。调查发现，该起事故的发生与罐区重大危险源监控措施不到位有直接关系，事故储罐没有安装液位、温度、压力测量监控仪表和可燃气体泄漏报警仪表。

化工安全仪表系统设计探讨 篇3

就我国目前的化工行业以及其他高危行业的发展状况来看,我国的技术水平还不能够完全的保证这些行业的职业危险系数降至最低。但是,随之时代的发展以及技术的进步,这些行业领域的安全性却也在不断的提高。这主要是因为科学技术所研发出来的各项能够保证工作安全的设备的投入使用。而在这些应用中最不可避免的就是安全仪表系统的安装以及应用。一方面是为了保证施工操作人员的人身安全以及各种设备的安全,而另一方面也是为了能够提高设备的工作效率以及质量。

2 关于安全仪表相关内容的介绍

在设计以及使用这种安全系统之前首先应该明白的就是关于这种系统的相关概念以及其设计时应该遵循的原则。当然,关于这种系统的应用装置也是需要事前进行了解的。因此,接下来,我就简单的介绍一下关于这种系统的各项内容。

(1)关于这种系统概念的介绍。一般来讲,根据这种系统在设计以及使用时所涉及到的性能的不同,可以将这种系统的安全度简单的分为四级。和这种系统中的其他数据不同的是这个安全度的等级是测量整体系统在具体的操作运行过程中质量的一种标准,也就是说在各项其他的条件都能够得到保障的情形之下,如果对这种系统进行测量的话,这种等级的不同就会使得测量结果出现大大的不同,最为明显的第四等级和第三等级的差距。所以,根据这种等级不同的性能,也可以将其运用到不同的化学工业部门,比如说将第四等级的系统运用到核工业的生产。进行这种分配的主要原因是因为不同的等级在具体运用中的性能所造成的各项损失的程度是不一样的。而对于核工业来讲,工作时的危险系数是非常大,因此,这也就需要最能够保证其运行质量的系统。值得注意的是,在这些系统的等级划分中,除了第四等级的质量比较高之外,其他等级的划分却是逐渐递减的,也就是说安全性最高的系统等级却是第一等级。

在这个系统设计的时候除了需要对安全等级的划分之外,还应该注意的一个地方就是关于其内部零件的检查。通常情况之下,这种系统在设计应该是将其设置成为自动化的装置,因此,这种系统内部的每一个零件都是不可缺少的。不然的话,就很难能够使其发挥应有的功效,严重的话还会导致操作人员的伤亡以及应用企业的经济损失。

(2)在设计这种系统时应该遵循的各项原则介绍。在设计这种系统的时候除了需要对其安全性以及完整性能进行检测之外,还应该保证这种系统具备保密性以及独立性。当然,在设计的时候也需要考虑到日后的维修工作,所以,接下来我就具体的介绍一下关于这种系统的原则。1)设计系统时应该遵循的原则之一就是使其具备独立性。一般来讲,在这种系统具体应用的时候是和其他的设备系统相互分开的,这主要是为了保证这种系统能够在发生意外情况的时候可以自行处理。所以,如果在设计这种系统的时候不具备这一原则的话,就会使得化学工业的相关设备在应用过程中不能够对突发的事情采取停车以及安全联锁的处理,这样一来就会大大的增加这些工业的危险;2)设计系统时应该遵循的原则之二就是使其能够保障设备以及人员的安全。为了保证系统在设计的时候具备这一原则,应该使用励磁来对其进行供电。而且还需要保证这种系统的检测仪表能够正常运作,尤其是在断电的时候;3)设计系统时应该遵循的原则之三就是保证这种系统结构的复杂性以及完整性。遵循这一原则最主要的目的就是能够使这种系统在遇到紧急情形的时候可以维持相关设备的运转能力,以免出现事故,造成化学工业的损失。当然,在设计的时候也应该注意中间环节的质量。

3 关于这种安全系统设计时应该注意的地方

(1)在设计时应该注意的问题之一就是关于传感器的设置。在设计这种系统的时候,为了能够使其准确的接受到危险的信号以及及时做出相应的反应,在其设计初期就应该做好传感器的设置工作。一方面,在设计传感器的时候应该遵循一定的独立原则,以免其他部件的损失影响到其正常的工作。而另一方面也要注重这种机器和其他部件之间的联系性。这主要表现在传感器能够有效的传输危险数据。最重要的是在设计传感器的时候所采用的材料应该是能够防爆的。

(2)在设计时应该注意的问题之二就是关于最终的执行元件的设计工作。一方面,在设计最终的执行元件的时候应该设置独立自主的开关,以免出现程序错乱而影响到它的工作质量以及效率。当然,在设计这个元件的时候也应该将其与控制系统进行分离,这主要是为了保证它具有对设备进行意外事件的处理能力。除此之外,在设计的时候也需要保证它的电磁装置的完整性。

(3)在设计时应该注意的其他问题。除了上述两个地方需要格外注意之外,还需要保证设计这种系统时所遵循的逻辑。主要包括信号输入的逻辑以及PLC的逻辑等等。

4 结束语

综上所述,在现在的化学工业生产以及经营过程中如何保证相关技术人员以及设备的安全性是各个部门以及企业的领导人应该率先思考的问题。因此,在化学工业领域已经出现了各种各样能够保证这一安全性的系统,而安全仪表系统就是其中之一。一般来讲,这种系统虽然在设计的时候会比较复杂,但是,相对的,这种系统的应用却能够很大程度的保证技术操作人员的人身安全。所以,仅仅是从这一点来看,我国相关行业的人员就应该继续将这种系统加以完善,使其能够更好的为人们服务。

参考文献

[1]洪小红.安全仪表系统在石油炼化系统中的应用[J].中小企业管理与科技,2015(06):48-49

[2]刘卫海.安全仪表系统在输油气管道中的应用、问题及建议[J].安全,健康和环境,2014(03):91-92

[3]林融.石油化工安全仪表系统的设计及实例探讨[J].石油化工自动化,2013(14):82-83

[4]卢金芳.石油化工装置安全仪表系统的设计[J].石油化工自动化,2014(11):75-76

[5]张建国.安全仪表系统在过程工业中的应用[J].中国电力出版社,2012(09):120-121.

石油化工仪表自动化控制技术探索 篇4

摘要：现阶段，随着我国市场经济的快速进步，在一定程度上推动了各个领域的发展，再加上各种高新技术层出不穷，也促使我国各行各业进入了飞速发展的阶段。传统的石油化工行业具有技术复杂，危险性高，连续性强的特点，自动化仪表技术在石油行业当中的应用，对提升石油化工产业的安全和效率来说意义重大。然而现阶段，传统的自动化仪表技术已无法适应时代发展所需，因此主要以石油化工仪表为例，对自动化仪表控制技术进行一些分析和探讨。

石油化工安全仪表设计 篇5

一、石油化工仪表供电系统的特点

1.供电负荷类型

按照测控仪表的功能以及类型, 笔者做了以下分类:

(1) 生产上应用的DCS集散控制系统;

(2) 负责安全的SIS检测系统;

(3) 生产现场所用的各类仪表;

(4) 用于集控站等辅助测控仪表;

(5) 现场电动阀以及使用220v电源供电的电气仪表设备等;

(6) 用于质量检测的各类仪表等;

2.测控仪表系统供电特点

(1) 生产上应用的DCS集散控制系统。作为化工生产中的中枢神经系统, 它不仅具有很高的可靠性、安全性, 而且在其设计研发过程中, 对单回路供电的不稳定性做了充分的补充, 设计出了双回路供电模式。即使在使用过程中, 也是双回路同时供电, 即使工况发生改变, 也不会对其供电产生影响, 高效保证了生产设备的稳定运行。

(2) 负责安全的SIS检测系统。它与DCS系统一样, 同样使用了双回路电源设置, 即使一路断电, 也不会影响系统的正常运行。

(3) 生产现场所用的各类仪表;这种仪表的抗干扰性很强, 在系统电压或者电流瞬间波动的情况下, 也能保持良好的运行, 不会发生拒动或者误动的可能。但是, 对于一些变送器, 也许会出现一些信号暂时中断的现象, 会引起保护装置的拒动以及误动。面对这种情况, 这些仪表同样采用了双电源供电模式, 以提高其安全性能。

(4) 用于集控站等辅助测控仪表;早就饿了;这类辅助性仪表, 由于考虑到安全保护以及紧急停车的可能, 也采用了双电源设置。

2石油化工仪表供电现状安全隐患分析

化工生产所用的电压等级一般分为:220VAC、11OV AC、以及24V三种。其中, 不间断电源由220V AC交流电源直接供电, 通过一个低压断路器对其实行控制。再通过若干支路转化器、变压器等, 产生电压等级不同的电压, 供各种电器仪表使用。

采用此种模式供电, 个猴子那个测试仪表以及检测仪表的可靠性会得到很好保证, 如果需要24vdc的直流电源供电, 这个系统暂时不具备双电源供电模式;此外, 如果不按照原有图纸的设计要求, 单纯为了仪表的正常运行, 而不采用双回路供电, 有可能在系统出现电源故障或者中断时, 此双电源回路将会发生短路现象。无法体现任何情况下不间断供电的实质。因此, 在石油化工中, 不仅要优化设计, 也要在安装、维护中, 对可能存在的隐患予以充分考虑, 在保障运行安全的情况下, 采取相应措施, 消除隐患, 以确保石化系统的安全运行。

3石油化工溺控仪表供电系统优化改进方案

(1) DCS、PLC双电源冗余配置方案

对于石油化工的核心, DCS、PLC、SIs等测控系统, 在其安全性、功能性上要求很高, 作为系统核心的控制单元, 既要保持正常状态下生产系统的正常运行, 也要保证在不正常状态下的不间断供电。因此, 在供电的可靠性上, 必须采取可靠控制措施, 以免在生产中出现意外事故。因此, 在对电器仪表进行测试、优化过程中, 除了性能上的改进, 也要对其关键部分采取冗余+容错的控制方式, 设立两个相互独立的电源, 只要一路供电正常, 就能保证整个系统的安全与稳定。

(2) 直流供电仪表电源冗余配置方案

直流电源的设置, 主要为24V DC直流设备进行供电。为了保证用电的可靠, 同样采取了2台24V DC直流稳压电源, 以不同的连接方式, 并联供电。同时, 为了隔离两路电源, 在其输出端分别安装了大功率解耦二极管。这两个稳压电源, 由于来自不同的分路电源, 一路来自不间断的UPS电源, 一路来自市电, 两路电源同时供电, 再配以解耦二极管, 实现了冗余配置。此方案不仅设计简单, 而且安装方便, 在很经济的前提下, 运用冗余配置, 实现了用电的可靠性。

(3) 单路220V交流供电仪表系统电源配置方案

对于石油化工中使用的各种在线仪表, 在线分析仪器等, 在其用电可靠性上, 要求相对低些, 且它们即使是在短时停电的情况下, 也不会对整个生产系统造成影响。因此, 站在经济以及技术的层面, 单纯采用了市电作为其供电电源, 便可以满足其基本运行要求。因此, 在进行供电回路设计时, 采用了可靠且经济的单回路供电模式。在其供电方案中, 在运用了STS, 这种静态开关后, 整个供电系统的可靠性有了很大提升。在其性能上, 高出了UPS系统。即使UPS断电, 或者系统出现了故障情况, STS转换开关也会自动对回路实现闭锁, 电源被切换至市电网, 经稳压后, 实现供电。

结束语

综合以上论述, 各种电气设备以及测控仪表在石油化工生产中, 在其电源的选择以及功能上, 必须按照生产要求进行设置。依照现场的工作环境与要求, 以及所需的供电设备的特点, 在用电负荷以及类型上, 予以多方考虑, 采取有针对性的配置方案, 以保证生产系统的稳定可靠运行。

摘要：通过对石油化工中, 电气仪表在供电安全性、在测控系统中的重要性进行详细分析后, 针对其特点, 综合其现状, 对其当前存在的隐患进行了细致的研究与分析, 结合自己多年来工作所学, 在电气仪表在化工中的安全性以及可靠性上, 提出了自己的见解及优化方案, 供大家探讨, 以作改进。

关键词：供电系统,电气仪表,安全可靠

参考文献

[1]张大鹏, 炼油化工企业uPs配电系统配置方案的研究田石油化工自动化.2006 (5) :60—62.

石油化工安全仪表设计 篇6

1 石油化工电气仪表安全供电系统的特点

1.1 石油化工电气仪表安全供电负荷的类型

依照石油化工电气仪表的功能和类型, 大致可以分为以下各种石油化工电气仪表安全用电系统和仪器设备:

石油化工企业在整个生产过程中有着中枢神经般的重要地位的DCS分散测控系统。同DCS分散测控系统一样采用双回路电源供电模式的用于安全监测的SIS仪表安全监测系统。石油化工企业在生产现场所用到的各种精密仪器:如行程仪、流量仪、温度仪、在线分析测量仪等。石油化工企业在生产中使用的中央分散集控操作站、工程师站以及外围的各类用于辅助的测控设备仪表。

1.2 电气仪表系统供电特点

石油化工电气仪表安全供电系统在生产上所使用的是较为通用的DCS集散控制系统系统。由于DCS集散控制系统必须有着较高的安全性和可靠性而且以较后设计出的双回路供电模式代替了在设计中研发过程里较早的不稳定的单回路供电模式。石油化工电气仪表安全供电系统在安全上应用的是SIS安全监测系统, 较之DCS集散控制系统, 在使用上大体也是差不多的。使用的都是双回路电源模式, 就算断电都影响不到正常运行中的SIS安全监测系统。

2 石油化工电气仪表安全供电系统隐患分析

部分石油化工企业的电气仪表供电系统的供电电源大多数采用的是目前我们国家工矿企业最常用的标准电压220v AC和110v AC以及24v这三个等级的电压。通过不间断220v AC交流电源经过转换器的转换成直流仪表所使用的24v, 经过变压器降压到相关仪表使用的110v AC, 对于需要使用双回路电源供电模式的各类仪表以及各干支线路的低压断 (短) 路器都是通过UPS不间断电源220v AC直接供电。

如果没有按照要求采用冗余配置模式的电源系统对需要经24v DC直流电源供电的直流仪表的话, 这类仪表的安全性和可靠性就难以得到有效保证。同样地, 一旦不按照既定的标准要求对DCS分散测控系统, SIS安全监测系统和PCL系统等进行的双回路电源模式供电, 仅是让仪表能够正常运行的话, 就会将断路器、UPS不间断电源出现故障的可能性大大增加, 而且当在分支线路上并联单、双路电气仪表是, 稍微发生一些故障, 之前所提到的DCS分散测控系统、PCL控制系统在双回路电源模式下不会中断的想法就会化为泡影。因此, 在石油化工生生产工艺自动化控制安全可靠性要求如此高的条件下, 应当从细分环节入手, 以此确保石油化工企业在生产产品过程中放心, 安全可靠并且节约成本的高效率地工作。

3 石油化工电气仪表安全供电系统优化方案

3.1 DCS分散测控系统、PCL控制系统的双回路电源供电模式方案

DCS分散测控系统是石油化工电气仪表供电安全系统的中枢神经, PCL控制系统以及SIS安全监测系统的作用同样重, 是整个石油化工企业的核心, 当在这些系统正常工作时, 必须达到安全性、可靠性的保证。无论在间断或者是不间断的情况之下, 以上提到的系统都必须能够正常运行。不仅要在性能上改进, 还要在供电模式上改良, 设置相对独立的供电电源, 即使某支干路线发生断电故障, 整个系统也不会因此而崩溃。

3.2 直流供电仪表安全的冗余配置方案

石油化工直流仪表所使用的两台24v DC直流稳压电源以并联的方式进行, 本着用电的安全可靠原则安全供电, 而这两台直流供电电源又分别来自不间断UPS电源和市电这两种迥乎不同的分路电源, 加上分别安装的解耦二极管, 实现了既方便简单又安全可靠的目的。

石油化工是国家级民族的一大支柱产业, 重要性不言而喻。当石油化工生产工艺的规模不断扩大的进程中, 造就了诸如DCS分散控制系统、PCS控制系统、SIS安全监测系统等电气仪表安全供电的控制系统。在石油化工工艺的生产过程中使用各种精密仪表对安全供电的要求十分高。所以就需要不断地分析隐患和提高各种设备的供电系统的安全性、可靠性。其一过程就是安装, 其二是检测和维护, 从而保证经济有效的石油化工工业生产。

参考文献

[1]王绍则, 韩剑, 程隆, 王智宇, 郑兴周.石油化工电气仪表安全供电系统探讨[J].中国高新技术企业, 2013 (28) :68-69.

[2]孙天择.石油化工电气仪表安全供电系统探讨[J].硅谷, 2014 (17) :164+168.

石油化工安全仪表设计 篇7

随着现代计算机技术和通讯技术的迅猛发展,在现代设计的大型石油化工装置内普遍使用集散控制系统(Distributed Control System,DCS)、安全联锁系统(Safety Instrument System,SIS)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)等系统,这些系统都往大型化、模块化、智能化、低功耗化方向发展,并伴随冗余容错技术的使用大幅提高了系统的平均无故障时间(Mean Time Between Failure,MTBF),特别是DCS和SIS系统的平均无故障时间已经达到上百万小时。因此仪表电源系统的可靠性成为整个装置安全运行周期长的关键甚至瓶颈。本文以广州石化(120×105)吨/年加氢裂化装置电源系统的设计为例,从仪表电源系统的交流部分和直流部分,这两方面来详细介绍高可靠性电源系统的设计及建议。

2 仪表电源系统的设计

2.1 交流电源系统的设计

根据《石油化工仪表供电设计规范》的规定,在大型石油化工生产装置中,一级负荷一般指生产装置的工作电源突然中断时,将严重影响连续生产工艺过程,并造成重大经济损失,供电负荷恢复后需要很长时间才能恢复的特大型和大中型生产装置以及确保其正常操作的公用工程的用电负荷[1]。因此大型新建、改扩建项目的DCS、SIS、PLC的交流电源及重要联锁、控制仪表使用的直流稳压电源都属于一级用电负荷。为了保证电源系统异常时,工艺人员有足够的时间将装置安全停车,要求配备不间断电源系统(Uninterrupted Power Supply,UPS),且UPS在输入电源没有的情况下,连续供电时间不小于30分钟。以上规定是针对一般石油化工仪表电源配置的最基本要求,除了考虑电网断电的因素外,当前更主要是考虑UPS本身故障引起的仪表失电造成装置停车问题。从近十年的实际运行情况来看,随着电网配置的完善,电网断电引起装置停车的次数非常少,而由于UPS故障造成的装置停车则时有发生。

2.1.1 电源系统架构

由于DCS和SIS系统的平均无故障时间已达到上百万小时,而单台UPS平均无故障时间尚不足二十万小时,且由于目前各UPS厂家的产品质量参差不齐、使用环境各异,在实际使用中UPS电源可靠性远远低于其预测值,因此使用单台UPS仪表系统的交流供电根本无法满足大型石化生产装置自动化仪表对电源系统的要求。为解决单台UPS可靠性差的问题,至少要使用两台UPS来增加可靠性。使用两台UPS的构成方式有三种:(1)是串联,其MTBF是单台UPS的2~3倍;(2)是并联,其MTBF值是单台UPS独立运行的5.5倍[2];(3)将两台UPS独立运行,也称单机双网运行,其MTBF值比单机20万个小时至少提高一个数量级,从而达到与DCS及SIS相同的数量级上。

鉴于广州石化紧邻广州市区,极具安全和环保压力,而加氢裂化装置不仅属于高温、高压装置,且还是属于临氢的高危装置,仪表电源系统的设置必须按高安全性、高可靠性及可维护性强来设计,因此交流电源系统选用第三种方式再加1路独立的一般电源(General Power Supply,GPS)来设置,如图1。

从图1可见,这三路220VAC的交流电源互相独立互不影响,其中两路UPS分别供给具有双路交流输入DCS、SIS、PLC、直流稳压电源等仪表系统,当单一路UPS电源故障时,将不影响另外一路UPS及整个仪表系统的供电。而GPS部分交流电源则专门供给非关键用户,如仪表控制系统机柜内的风扇、照明、检修插座等,这些负荷即使发生短时间的断电,也不影响仪表系统的正常工作和装置的安全运行。

以上电源的架构,优点是单路电源系统失电不会造成装置停车,同时也便于电气维修人员对UPS系统进行在线维修,缺点是投资较高。此外,在对仪表控制系统和现场仪表的选型中都要求其交流电源输入是双路输入,即现场仪表若无法接受双路交流电源,则必须选择直流电源进行供电。

2.1.2 UPS的选型原则

UPS的选型主要根据品牌、类型、容量及服务等几方面来确定。品牌的选择主要是根据采购UPS投资额来确定,若费用充足,可选择进口优秀的品牌,如GE、梅兰日兰、ABB、SIEMENS等;UPS的类型选择是根据负载对输出稳定度、切换时间、输出波形要求来确定是选择在线式、在线互动式、后备式以及正弦波、方波等类型;而UPS的容量主要是根据计算所有的负载总和值,再考虑至少125%负载容量及后备满载供电时间不少于30分钟来确定。

2.1.3 其他注意事项

仪表交流电源系统的设计除以上关键内容外,还应具体考虑以下内容:

●重要负荷供电系统不应与其它供电系统相混淆,也不应接入其它种类负荷;

●将交流电源系统的故障状态要引入DCS或SIS系统进行报警,以便进行故障记录和分析;

●对无法进行双电源输入的多组同样功能的负载,如DCS操作站,采用分组交流供电(尽量对半)。这样,当一路UPS故障时,仅影响其中约一半的负载,给操作和维护人员处理问题提供条件;

●对于雷击多发区,在UPS的输入端应充分考虑防雷因素,选择合适的防雷浪涌保护器。而在UPS的输出端到仪表间是否安装防雷浪涌保护器可视情况而定,若在同一建筑物内,则不必考虑安装;若UPS与仪表控制系统不在同一建筑物内,则仪表控制室的总配电柜的输入端应考虑安装防雷浪涌保护器。

2.2 直流电源系统的设计

在大型石油化工自动控制领域,除DCS、SIS、PLC、机组状态监测等系统直接采用220V交流电源外,其它的现场仪表、控制室内辅助仪表大多数都是使用24V直流电源,特别是联锁系统中间继电器、联锁电磁阀、联锁阀门阀位回讯器等都是使用直流电源,因此直流电源密切关系到整个仪表系统和装置的安全。

2.2.1 电源系统的架构

直流电源系统的设计主要考虑以下几个因素:(1)性能指标。主要包括输出电流电压、EMC认证、安全保护、纹波系数、安装方式等;(2)供电模式。集中供电还是分散供电,可根据生产装置规模和自动化程度的高低所确定的用电负荷决定采用何种方式。大型石化生产装置,仪表自动控制系统的规模都比较大,所需的直流电源的功率也比较大,采用集中供电方式;(3)可靠性和安全性。一般大型稳压电源的可靠性高于小型的,优秀国外品牌高于国内品牌,国内品牌的MTBF一般都大于5万小时,而国外品牌的个别产品如西门子的SIYOUNG电源的MTBF已超过100万小时;(4)可维护性。尽管单台直流电源的MTBF达到5万小时,但并不是每台直流电源都能无故障运行5万小时,因此直流电源的可维护性对连续性强的石化企业显得十分重要。为提高可靠性和可维护性,需要采用冗余方式来搭建直流供电系统,冗余方式有1﹕1冗余和2﹕2冗余方式。鉴于广州石化加氢裂化装置的重要性,直流电源系统设计采用了2﹕2冗余方式且每路电源还采用N+1模块冗余结构,其供电架构如图2所示。

从图2看出,两路UPS电源分别进入两路直流电源系统,每路电源系统采用N+1个电源模块形成N+1冗余系统,每个电源模块选择具有均流稳压功能的高性能电源模块。双回路交流供电中,任何一路外供的交流电源出现故障,电源柜内的24V直流电源系统能够满足正常供电要求。即使出现单路UPS故障且另外一路直流电源有1块电源模块同时故障,电源柜内的24V直流电源系统能够满足正常供电要求。

2.2.2 冗余均流稳压电源系统搭建应注意的问题

利用模块化电源来扩展容量,实现大功率电源供电系统应注意以下几个问题:

●每个直流稳压电源模块单元应具有输出自动均流功能;

●每个直流稳压电源模块单元必须内置解耦二极管,并且有负载均流线,保证同一组冗余安装的每个电源模块的输出电流相同,直流电源按1:1或2:2冗余安装,分别接受两路交流供电,实现双回路供电,最大程度的保证整个供电系统的可靠性和安全性;

●通过N+1,N+2冗余实现容错功能,实现带电热插拔,便于对电源系统进行在线维护,实现供电系统的不间断供电。所有电源模块并联扩容后,总电源系统的源电压效应,负载效应,瞬态响应等技术指标都应保持在系统所要求的技术指标范围内;

●采用冗余技术,当某单个电源模块单元发生故障时,不影响整个电源系统的正常工作,电源系统应有足够的负载能力;

●尽可能不改变电源模块单元的内部电路结构,确保电源系统的高可靠性;

●确保每个供电单元分担负载电流。即通过并联均流应使整个电源系统像一整体一样工作,同时通过并联均流技术使整个供电系统的性能得到优化[3];

●按《石油化工仪表供电设计规范》(SH/T3082-2003),每台交流/直流电源前后均有空气开关,更换任一台直流电源,不影响其它直流电源正常工作;

●将所有电源模块的电源状态触点串联之后送到DCS或PLC系统进行报警,当任一电源模块出现工作异常时就发生报警信号,操作人员能第一时间知道并通知相关维护人员处理,从而避免故障扩大。

3 结语

仪表电源系统的设计由于跨电气和仪表两专业,且受项目投资的限制,往往缺乏全面考虑,只进行简单的冗余,容易造成一些不安全的因素,给日后生产埋下巨大的安全隐患,一旦形成整改十分困难。在广州石化炼油千万吨级炼油改扩建加氢裂化装置项目的仪表电源系统的设计中,吸取以往的经验和教训,加强电气和仪表专业的沟通,使设计的电源系统朝着更安全、更可靠的方向迈进了一大步。该装置于2006年10月投入运行以来,运行平稳。即使出现单台UPS故障,也没有影响仪表控制系统和生产装置的安全运行,证明该配置方式具有较高的可靠性和可维护性。

摘要：仪表电源系统是大型石化生产装置自动控制仪表的动力源和生命线,其性能可靠是自控仪表乃至整个石化厂的重要要求,如何提高仪表电源系统的可靠性,减少因仪表电源系统故障造成的非计划停车是今后大型石化改扩建和新建项目必须认真考虑的问题。文章结合广州石化炼油千万吨改扩建加氢裂化装置项目仪表电源系统的设计,详细介绍了仪表系统使用不间断电源的连接方式与可靠性的关系和直流稳压电源系统的设计,以及其在电源系统设计中应注意的问题。

关键词：仪表电源系统设计,MTBF,冗余

参考文献

[1]中国石油化工集团公司工程建设管理部.SH/T3082-2003,石油化工仪表供电设计规范[S].北京:中国石化出版社,2004

[2]邬智蔚.论通信行业UPS系统的若干问题.广东通讯技术[J],2006,26(2):13～41

石油化工安全仪表设计 篇8

海上石油和天然气生产设施, 通常包括平台、FPSO以及陆上终端。 平台还包括中心平台和井口平台, 通过海管连接在一起。 有时为了满足钻井和开采的双重需要, 生产平台上还包括钻机模块。 随着勘探和开采技术的发展, 现代海上平台可以建造在远离海岸一二百公里、水深百米以上的深海区域。 在平台上, 生产设施和生活设施集中在相对狭窄的空间, 安全相当重要。

平台上的安全防护系统由紧急支持系统 (ESS) 和气动、液动支持系统, 以及其他机械或工艺安全设施构成, 还包括安全管理体系和紧急响应程序。 ESS包括应急关断系统 (ESD) 、火气系统 (FGS) 、紧急卸压系统 (EDP) 、放空和排放系统, 以及井下安全阀 (SSV) 系统等。 其中, ESD和FGS作为最典型的安全仪表系统 (SIS) 普遍应用于各个海上石油和天然气生产设施。

2 安全仪表系统的保护层设置

典型的工业控制过程安全保护层模型如图1 所示。 首先是建立基本过程控制系统, 对过程对象进行控制, 如DCS等。

外层是预防保护层, 包括ESD系统, 由传感器、逻辑运算单元和最终控制元件组成, 用于当生产过程的预定条件受到冲击时, 自动将其置于安全状态, 预定条件包括压力高限、温度高限等。 安全仪表监测出潜在的危险工艺状态, 通过组态的联锁逻辑控制现场电磁阀等的切断或导通, 保护工业设备和人员的安全。

下一层是减灾保护层, 包括FGS, 是更高一层的保护。 ESD是对工艺过程的保护, 而FGS是对整个现场的保护, 包括生产设备, 最重要的是人员安全。

3 安全仪表系统的全生命周期管理

就海洋平台而言, 安全仪表系统 (包括ESD、FGS等) 独立于过程控制系统, 生产正常时处于休眠或静止状态, 一旦生产装置或设施出现可能导致安全事故的情况时, 能够瞬间准确动作, 使生产过程安全停止运行或自动导入预定的安全状态, 必须有很高的可靠性 (即功能安全) 和规范的维护管理, 若安全仪表系统失效, 则往往会导致严重的安全事故。 安全仪表回路在设计、制造、安装调试、操作维护、修改、停用等各个生命周期都需要采用完善的完整性保障技术来保证系统的安全完整性满足使用要求。

IEC61511 的安全生命周期模型如图2 所示, 包括三个阶段活动:分析、工程实施及操作运行。 根据工程实践, 这三个阶段活动的主体由不同的组织机构承担:分析阶段的主体是最终用户、专利商、设计院, 及过程危险分析 (PHA) 专业咨询机构;工程实施阶段的主体是设计院、SIS的供货商、安装公司和最终用户;操作运行阶段的主体为最终用户。

安全仪表系统的功能安全管理贯穿于从设计到停用的各个环节, 应确定采用的安全准则、技术、措施, 以及实施步骤。 IEC61511 规定了5 个节点的功能安全评估, 并要求在SIS安装和调试后完成功能安全验证。

4 海上平台工艺过程风险的评估

过程的危险和风险分析 (PHA) 是SIS安全生命周期活动不可或缺的首要组成部分。 辨识出工艺过程及其相关 (如BPCS) 的危险和危险事件, 是为了确定并设计出正确无误的安全保护或抑制减灾功能;对危险事件发生的后果及其可能性进行分析, 是为了确定所需的必要风险降低, 最终确定SIF的绩效水平 (SIL) 要求。

过程风险用特定危险事件发生的后果及其发生频率的乘积 (即风险=后果×频率) 表述。 风险的大小和可接受风险 (过程安全目标) 要求的不同, 决定了对必要风险降低措施的绩效水平要求不同。 必要风险降低措施的业绩水平用安全完整性表征。 风险与安全完整性的关系如图3 所示。

对于危险的识别和风险分析, IEC6508/IEC61511等功能安全标准没有任何规定和限制。 目前比较常用的危险和风险分析技术和方法包括: 检查表Checklists、 故障模式和影响分析FMEA、 故障树分析FTA、事件树分析ETA、危险与可操作性分析HAZOP、保护层分析LOPA。

就海上平台而言, 工艺流程比较简单, 有同类工程设备和操作的经验, 通常采用定性分析和半定量分析相结合的方法。 定性分析最常用的方法是HAZOP, 半定量分析则以LOPA为主。

4.1 危险与可操作性分析

HAZOP是一种结构化和系统化的检查被定义系统的技术, 其目标:识别系统中潜在的危险、识别系统中潜在的操作性问题。 HAZOP分析流程如图4 所示。

对于属于安全保护层的ESD系统, HAZOP分析可以很好地识别流程工艺参数 (压力、温度、流量、液位等) 的异常偏差 (过高、过低、反向等) 可能引发的危险和后果, 可以较全面地识别平台ESD系统的各个回路的安全功能要求。

对于属于减灾保护层的FGS系统, 在使用HAZOP分析流程异常可能造成的火灾和气体泄漏事故的风险的同时, 还需要分析其它原因 (人为因素、取样口泄漏、法兰泄漏、外界因素等) 造成的火灾和气体泄漏事故引入的风险。 同时, FGS系统探测的有效性受探头的安装位置、现场风向、装置布局等因素的影响, 在评估分析的同时需要对FGS探测的有效性进行评估。 可以采用CFD技术对设施现场流场进行模拟, 分析火气探头安全及布局的有效性。

4.2 保护层分析

LOPA以过程危险分析得出的数据信息为基础, 评估现有的保护层是否足以控制给定情节的意外风险, 给出保护层的绩效值。

工艺过程的风险降低是由一系列保护层 (IPL) 实现的, 当工艺过程中的触发原因出现时, 最终是否形成危险事件, 取决于这些IPL是否成功地发挥作用。安全保护层实现的风险降低如图5 所示。

每一个IPL都由执行其功能的物理系统和作为其基础的管理系统构成。 管理系统包括操作、检验、维护等人为因素。 人为的错误或者物理失效都会削弱IPL的完整性。 因此, 辨识IPL, 对每个IPL及其相互关联进行分析, 合理地估计其绩效, 是LOPA的意图所在。

LOPA的步骤:

(1) 辨识影响事件, 筛选情节。 影响事件通常是在HAZOP阶段辨识出来的。

(2) 选择危险事件情节。

(3) 辨识情节的触发原因, 并确定触发原因发生的频率 (如, 该事件每年预计发生多少次) 。

(4) 辨识IPL, 并评估每个IPL在操作要求时失效的概率PFD。 有些危险事件情节, 仅需要求一个IPL, 而其他一些情节, 则可能需要多个IPL。

(5) 结合影响事件、 触发原因, 以及IPL其他数据, 用数学方法计算评估情节的风险水平。

(6) 依据对情节风险的评估, 得出结论并决策。

5 安全完整性等级 (SIL) 评估

SIS在 “防护层”和 “减灾层”扮演着重要的角色。特定危险事件的风险降低, 是由SIS的安全仪表功能 (SIF) 实现的。SIL是评价SIF的风险降低绩效的参数, 其评价的主要参数就是平均危险故障率 (PFDavg) , 按从高到低依次分为SIL1~4 级。 目前海洋石油平台一般涉及到的只有SIL1、2、3 级。 SIL4 级投资大, 系统复杂, 一般只用于核电行业。

IEC 61508 对安全仪表功能所属的过程工艺定义了两种模式:低要求模式和高要求模式 (IEC 61511 称之为要求模式和连续模式) 。 低要求模式和高要求模式定义上的区别在于, 低要求模式下, 安全仪表功能每年被执行的次数少于1 次, 并且每个验证测试周期中不超过2 次;而高要求模式每年安全仪表功能被执行的次数超过1 次, 每个验证测试周期中执行次数超过2 次。 通常, 海洋石油及化工等行业所采用的ESD、FGS等系统均属于低要求模式。

5.1 SIL的选择和确定

根据过程风险和保护层分析的结果, 对每个SIF的SIL进行选择和确定。 确定SIL有定性和定量两种方法。 定性方法是根据经验和主观评判, 依据风险的类别, 确定SIL;定量方法是建立定量的风险目标, 通过实际风险值与可接受的风险目标值比较, 进而确定SIL。

SIL确定的常用方法包括:风险图法 (定性方法) 、校正的风险图法 (半定性方法) 、安全层矩阵法 (半定量方法) 、HAZOP结合保护层分析 (定量方法) 。

5.2 SIL的验证

SIL验证目的是通过可靠性建模证实现有安全仪表功能的安全完整性是否满足在SIL评估中提出的目标。 需要对每个功能安全回路的硬件失效概率 (PFD) 、 诊断覆盖率 (DC) 、 安全失效分数 (SFF) 、 硬件故障裕度 (HFT) 等参数进行定量计算和定性评定, 从而验证各安全功能目前能达到的SIL等级是否满足最低的SIL等级要求。 SIL的验证步骤与流程:

(1) 查找SIF中包含的传感器、逻辑控制器、执行部分及相关元件的型号、规格, 根据现场安全仪表系统的使用、维护、检测、检验及故障记录, 并综合设备出厂参数及国际可信的数据库确定各器件的失效率参数, 包括:检测到的危险失效率 (λDD) 、未检测到的危险失效率 (λDU) 、 检测到的安全失效率 (λSD) 以及未检测到的安全失效率 (λSU) 等。

(2) 画出各个安全功能对应的可靠性框图。

(3) 计算出安全失效分数、硬件故障裕度, 得出结构约束的安全完整性等级, 计算PFD值, 综合评定当前SIF的SIL等级。

(4) 将SIF的SIL与要求的SIL进行比较, 验证当前的功能安全是否满足要求。

(5) 对于未达到要求的SIF, 给出合理的建议。

6 功能安全评估的基础数据来源

当SIS的选型完成后, 可依据制造商提供的FMEDA报告、标准数据库数据, 进行SIL验证计算;在SIS操作阶段, 特别是对于已经运行多年的SIS, 根据多年的维护运行经验, 可以对SIF的SIL进行实际的完整性水平评估。

根据IEC61511 推荐的“经验使用 (Prior Use) ”原则, 现场多年积累的SIS运行故障数据是最具代表性的。对于在役的海上生产平台的SIS评估, 最好的数据源是来自现场多年积累的操作和维护记录。 但第一手数据欠缺是业界普遍存在状况, 目前还主要采用国际经验数据作为SIS评估的基础数据, 包括SINTEF发表的OREDA数据库和PDS等。

7 结语

SIS的完整性评估主要包括工艺过程风险的评估及安全度等级的评定, 在SIS全生命周期的各个环节都起着关键的作用, 就海洋平台而言, 通常采用定性分析和半定量分析相结合的方式。 目前存在的主要问题是现场基础数据缺失, 评估还主要依托于经验数据和参考数据, 因此今后应加强安全仪表系统相关设备故障管理 (包括设备失效、联锁动作、误动作情况等) 和分析处理, 逐步建立相关设备失效数据库。

摘要：介绍海洋石油平台安全仪表系统的功能安全评估技术方法。

关键词：SIS,ESD,FGS,保护层,HAZOP,CFD,LOPA,SIL

参考文献

[1]张建国.安全仪表系统在过程工业中的应用[M].北京:中国电力出版社, 2010

[2]张双亮, 李庆涛.海洋石油平台安全仪表系统设计与应用[J].自动化仪表, 2011, (9)

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[4]郭亮, 娄开丽.安全仪表系统的安全生命周期[J].化工自动化及仪表, 2009, (4)

[5]李荣强.安全仪表系统安全完整性等级评估技术研究[D].中国石油大学 (华东) , 2011

石油化工安全仪表设计 篇9

1 安全仪表系统

安全仪表系统英文缩写是SIS, 安全仪表系统主要是由传感器、逻辑控制器和执行的机构所组成的, 能够行使这一项或是多项安全仪表功能的仪表系统。在化工的生产中安全的保护系统主要分为三类:机械、仪表、电气类。在最近几年安全的仪表系统比较得到广泛应用的。化工生产对于安全的要求也是越来越高, 目前所操作的新项目必须要独立的配置安全的仪表系统, 完成控制的功能。

在我国安全仪表的实现, 其功能主要是为了能够组建一个性能完全的安全体系, 使之能够设置相关参数达到安全的需要, 从而保证安全仪能够确保安全。在安全仪系统使用时, 所涉及到的的首要问题就是, 安全整体性选择的相关问题, 在针对安全整体性的选择问题和系统所涉及到的风险问题和严重程度都有相关的联系。在设计安全仪表系统中, 相对比较困难的一道工序就是对安全仪表系统的完整性的相关等级的确定。

2 安全仪表系统的生命周期

在安全仪表的系统设计方面, 需要构建一套独特的设计流程, 同时还要构建出一个严密化的相关程序。在进行安全仪表系统程序设计时, 其周期不是一直都不变的, 在进行设计程序时, 是会发生变化的, 也可以在设计时对周期进行想要的调节, 可以设立很多不同的循环周期。在进行安全仪表设计时, 要着重强调两个重点, 一个是风险问题, 另一个就是危害问题。在进行安全仪的系统设计中, 首先我们应该明白并不是安全系统的可靠性越好, 它的安全性就越好, 它们俩是完全不同的两个概念。所以我们在进行安全系统设计时, 要去不断的追求安全性和可靠性的平衡问题, 在确保安全的前提下, 既要满足经济合理性又要满足可靠性的设计提案。要想完成整体性能比较全面的系统设计, 就要多方面进行组合在一起, 只有这样才能够完成系统的整体性能。在安全仪表系统的设计过程中, 还要对其进行正确的认识、充分的了解以及其设计的原理等, 同时也要对其进行风险和危害问题上的测评, 并全面的对安全系统进行保护, 只有这样才能够确保安全仪表系统的设计方案合理有效。

在设计的过程中, 风险的水平不能够被控制在能够接受的范围之内, 在工作的过程中失灵, 这主要的原因就是设计上的错误和一些缺欠的因素。所以在安全设计的过程中, 需要建立一个不断更新的过程, 在更新的过程中, 系统中存在的危害与风险在被逐步的了解, 这样才能够使得安全系统的功能被不断的完善, 整个的系统能够得到一定性能上的增强。在设计之后就是对其的使用, 在使用的过程中就是需要选择一个安全完整性和风险的水平相匹配。随后就是需要建立一个安全的要求说明, 对其安全的部分进行全面的说明。

3 风险与危害的分析说明

在对整个安全仪表系统的设计过程中, 它的周期与风险和危害是并存的, 另外还有安全完整性等等。这几个部分是相辅相成的, 对于安全仪表系统的的安全完整性是风险与危害的分析目标, 风险与危害的存在是安全完整性的一个基本的前提。风险可以定义为一种系统的失效或是造成后果的严重的乘积。在衡量一个后果的严重性的时候, 不仅仅需要考虑财产的损失等一些相关的数据, 并且还应该有一些其他因素的影响, 并且受到的影响, 是需要在短的时间内进行恢复的, 并且造成的损失是不能够进行直接估计的。

在对风险评价的过程中, 对风险要进行识别和处理。主要的步骤就是需要建立一个风险的标准, 并且要对风险进行确认, 然后对风险进行评估处理等一些操作。其主要的目的就是要检测否是风险能够不能够影响工作, 对风险的控制措施是得当的, 是否需要改进控制的措施。

4 安全仪表系统在化工应用中的发展趋势

安全仪表系统的实现是从一些启动系统、继电器系统还有就是固态的继电器系统到PLC的系统中, 这就是几个发展的阶段。尽管科学技术在不断的发展, 并且有一些比较新的仪表系统出现在市场中, 一般的安全仪表系统的发展趋势是:

4.1 与一些基本的过程控制系统集成

通讯的接口与通讯的网络是一个统一的过程, 这对基本的过程控制都有几代的方便, 对于一些要求较低, 规模比较的小的生产过程可以采用集成的方法来减少投资。

4.2 安全仪表系统会向智能化方向发展

智能化的实现, 无疑是给安全仪表的实用性方面带来了便捷, 不仅节省了人工操作还提高了其安全性能。智能的安全仪表系统主要就是采用智能化的传感器和数字阀门的定位器来进行通讯的。

4.3 具备更高的过程町用性及更低的维护成本

在安全仪表的系统中, 其安全系统本身, 也会出现一些故障问题, 即使安全系统出现了相关故障问题, 其在安装安全仪表系统的同时, 安全仪表系统也会对本身存在的故障系统进行检测的, 因此, 这样就大大的提升了系统的可使用率。安全仪表自身所带的智能化系统能够使用其诊断功能来维护自身的稳定, 进行故障排除。安全仪系统的智能化应用不仅能够大大的节省成本, 还能确保工作环境的安全可靠。

结语

我国化工行业的发展方向是向着大型化、智能化方向进行, 在生产不断的进行中, 安全问题成为了化工生产的首要问题, 在化工生产中安全仪的使用, 无疑是给安全带来了极大的保障, 也在很大程度上解决了安全隐患的问题。安全仪表具有实用的控制系统, 不管是在选型还是改造、再进行维修护理中都必须要严格的遵守其相关的安全规则, 保证其在使用中能够起到保护人们安全的作用, 做到安全、可靠、有保证。确保系统功能的正常运转, 在化工工艺生产中起到安全作用, 给员工制造出一个安全作业的工作环境。

摘要：化工行业的发展方向是向着大型化, 智能化方向进行, 在生产不断的进行中, 安全问题成为了人们经常谈论的话题, 在化工生产中安全仪的使用, 无疑是给安全带来了极大的保障, 这也是化工厂安全生产的一项重要的措施。在本文中作者将结合自己的自身经验, 对化工行业安全仪表的使用进行分析和探讨, 给相关化工行业的员工们做参考使用。

关键词：安全仪表系统,化工工艺装置

参考文献

[1]杨萌, 王博.加氢装置安全仪表系统设计[J].当代化工, 2010. (6)

[2]刘卫海.安全仪表系统在输油气管道中的应用问题及建议[J].安全.健康和环境, 2010. (11) .